第二章 培优课二 自由落体与竖直上抛运动（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

匀变速直线运动的研究 第二章　 培优课二　自由落体与竖直上抛运动 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（十一） 　　[学习目标]1.能够灵活运用自由落体规律解决滴水、物体 过窗等复杂问题（科学思维）.2.知道什么是竖直上抛运动， 理解竖直上抛运动是匀变速直线运动（物理观念）.3.会分析 竖直上抛运动的运动规律，会利用分段法或全程法求解竖直上 抛运动的有关问题（科学思维）. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课堂·深度探究 考点1　自由落体规律的应用 1. 自由落体运动的基本公式 （1）速度—时间关系：v＝gt. （2）位移—时间关系：x ＝gt2. （3）速度—位移关系：v2＝2gx. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. 匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较 匀变速直线运动的一般规律 自由落体运动规律 速度公式 v＝v0＋at v＝gt 返回目录 物理　必修　第一册 　 匀变速直线运动 的一般规律 自由落体运动 规律 平均速度公式 ＝ ＝ 位移公式 x＝v0t＋at2 x＝gt2 位移与速度的关系 v2－＝2ax v2＝2gx 推论 Δx＝aT2 Δx＝gT2 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. 自由落体运动是匀变速直线运动的特例，所以匀变速直 线运动的所有规律和推论仍适用于自由落体运动，如平均速 度公式、逐差相等公式、初速度为零的匀变速直线运动的比 例结论等. 返回目录 物理　必修　第一册 　 【例题1】木杆长5 m，上端固定在屋檐处竖直悬挂，由静止放 开后让其自由下落（不计空气阻力），木杆通过屋檐正下方20 m处的窗子，窗子高为5 m，g取10 m/s2，求： （1）木杆通过窗子上端所用时间是多少？ （2）木杆通过窗子所用时间是多少？ 思维导引：先求出木杆下端到达窗子上端的时间，再求出木杆 上端通过窗子上端和下端时的时间，即可求得所求的时间. 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）木杆由静止开始做自由落体运动，木杆下端到 达窗子上端用时由h下上＝g，得t下上＝＝ s ＝ s， 木杆上端到达窗子上端用时t上上＝＝ s＝2 s， 则木杆通过窗子上端所用时间 t＝t上上－t下上＝（2－） s. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）木杆的上端到达窗子的下端用时为 t上下＝＝ s＝ s， 则木杆通过窗子的时间为 t2＝t上下－t下上＝（－） s. 答案　（1）（2－） s　（2）（－） s 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式1】跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自 由落体运动，当距离地面125 m时打开降落伞，伞张开后运动 员就以大小为14.3 m/s2的加速度做匀减速直线运动，到达地面 时的速度为5 m/s，g取10 m/s2.问： （1）运动员离开飞机时距地面的高度为多少？ 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）设运动员自由下落的高度为h1，打开伞前瞬间的 速度为v1，以向下为正方向有＝2gh1， 打开降落伞后做匀减速运动时满足 －＝2ah2，又a＝－14.3 m/s2， 联立解得v1＝60 m/s，h1＝180 m， 所以总高度为H＝h1＋h2＝（180＋125） m＝305 m. 答案　（1）305 m 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）离开飞机后，运动员经过多长时间才能到达地面？（结 果保留三位有效数字） 解析　（2）设第一过程经过的时间是t1，有h1＝g， 第二过程经过的时间是t2＝， 所以总时间为t＝t1＋t2≈9.85 s. 答案　（2）9.85 s 返回目录 物理　必修　第一册 　 考点2　竖直上抛运动 1. 竖直上抛运动 将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出，抛出的物体只在重 力作用下运动，这种运动就是竖直上抛运动. 2. 竖直上抛运动的实质 初速度v0≠0、加速度a＝－g的匀变速直线运动（通常规定初 速度v0的方向为正方向，g为重力加速度的大小）. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. 竖直上抛运动的v－t图像 返回目录 物理　必修　第一册 　 4. 竖直上抛运动的规律 速度公式：v＝v0－gt 上升时间： t上＝. 位移公式：h＝v0t－gt2 t总＝. 速度与位移关系式：v2－＝－2gh h＝. 返回目录 物理　必修　第一册 　 ①时间对称性：对同一段距离，上升过程和下降过程时间相 等，tAB＝tBA，tOC＝tCO. ②速度对称性：上升过程和下降过程通过同一位置时速度大小相等，方向相反，vB＝－vB'，vA＝－vA'.（如图所示） 5. 竖直上抛运动的特点 （1）对称性 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）多解性 通过某一点可能对应两个时刻，即物体可能处于上升阶段，也 可能处于下降阶段. 返回目录 物理　必修　第一册 　 6. 竖直上抛运动的处理方法 分段法 上升阶段是初速度为v0、a＝－g的匀减速直线运 动；下落阶段是自由落体运动 全过程 分析法 全过程看作初速度为v0、a＝－g的匀变速直线运动 （1）v＞0时，上升阶段；v＜0时，下落阶段 （2）x＞0时，物体在抛出点的上方；x＜0时，物 体在抛出点的下方 返回目录 物理　必修　第一册 　 【例题2】球A从高为h＝2 m的位置自由下落，同时球A正下方 的球B从地面以v0＝5 m/s的速度向上抛出.（g取10 m/s2，不计 空气阻力） （1）求两球相遇时B球的速度大小； （2）若B球以v0'＝4 m/s的速度抛出，两球会不会在空中相 遇？请说明理由. 思维导引：自由落体运动与竖直上抛运动结合列式求出时间， 利用速度公式求解速度；改变抛出的速度，列式不变. 思维导引： 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（1）设两球相遇所需时间为t， h＝v0t－gt2＋gt2得t＝0.4 s， vB＝v0－gt得vB＝1 m/s. 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）假设两球会在空中相遇，设相遇时间为t'， 由h＝v0't'－gt'2＋gt'2得t'＝0.5 s， B球在空中运动的时间为tB， tB＝得tB＝0.8 s， A球落地的时间为tA，tA＝≈0.6 s， 由于t'＜tA，t'＜tB，故两球能在空中相遇. 答案　（1）1 m/s　（2）会　理由见解析 返回目录 物理　必修　第一册 　 【变式2】在某塔顶上将一物体竖直向上抛出，抛出点为A，物 体上升的最大高度为20 m，不计空气阻力，设塔足够高，则： （g取10 m/s2） （1）物体抛出的初速度大小为多少？ 解析　（1）设初速度为v0，竖直向上为正，有－2gh＝0－ ，故v0＝20 m/s. 答案　（1）20 m/s 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）物体位移大小为10 m时，物体通过的路程可能为多少？ 解析　（2）位移大小为10 m，有三种可能：向上运动时x＝10 m，返回时在出发点上方10 m，返回时在出发点下方10 m，对应的路程分别为s1＝10 m，s2＝（20＋10） m＝30 m，s3＝（40＋10） m＝50 m. 答案　（2）10 m　30 m　50 m 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　（3）落到地面时的位移x＝－60 m，设从抛出到落到地面用时为t，有x＝v0t－gt2， 解得t＝6 s（t＝－2 s舍去）. 落地速度v＝v0－gt＝（20－10×6） m/s＝－40 m/s，则落地速 度大小为40 m/s. 答案　（3）6 s　40 m/s （3）若塔高H＝60 m，求物体从抛出到落到地面的时间和落 地速度大小. 返回目录 物理　必修　第一册 　 课末·随堂演练 1. （竖直上抛运动） （多选）关于竖直上抛运动，下列说法 正确的是（　　） A. 竖直上抛运动的上升过程是匀减速直线运动 B. 匀变速直线运动规律对竖直上抛运动的全过程都适用 C. 以初速度的方向为正方向，竖直上抛运动的加速度a＝g D. 竖直上抛运动中，任何相等的时间内物体的速度变化量相等 答案　ABD 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析　由竖直上抛的定义可知，竖直上抛运动是在竖直方向上 的匀变速直线运动，加速度为a＝－g，在相等的时间内速度的 改变量Δv＝－gΔt，选项A、B、D正确，C错误. 返回目录 物理　必修　第一册 　 2. （自由落体运动多体问题）从16 m高处每隔一定时间释放 一球，让它们自由落下，不计空气阻力，g取10 m/s2. 已知第 一个球刚好落地时，第五个球刚释放，则这时第二个球离地面 的高度是（　　） A. 15 m B. 12 m C. 9 m D. 7 m 答案　D 解析　第一个小球落地时，从上到下相邻两球之间的距离之比 为1∶3∶5∶7，因此第一、二两球间距离为×16 m＝7 m，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第一册 　 3. （自由落体规律的应用）在离地面7.2 m处，手提2.2 m长 的绳子的上端，如图所示，在绳子的上、下两端各拴一小球， 放手后小球自由下落（绳子的质量不计，球的大小可忽略，g 取10 m/s2）求： 返回目录 物理　必修　第一册 　 （1）两小球落地的时间差； 解析　（1）设B球落地所需时间为t1，A球落地所需时间为t2， 因为h1＝g， 所以t1＝＝ s＝1 s， 由h2＝g得t2＝＝ s＝1.2 s， 所以两小球落地的时间差为Δt＝t2－t1＝0.2 s. 答案　（1）0.2 s 返回目录 物理　必修　第一册 　 （2）B球落地时A球的速度大小. 解析　（2）当B球落地时，A球的速度与B球的速度相等. 即vA＝vB＝gt1＝10×1 m/s＝10 m/s. 答案　（2）10 m/s 返回目录 物理　必修　第一册 　 4. （自由落体运动）小敏在学过自由落体运动规律后，对自 家屋檐上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前发现从屋檐每隔 相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地 面，而第3滴与第2滴分别位于高1 m的窗子的上、下檐，小敏 同学在自己的作业本上画出了如图所示的雨滴下落同自家房子 的关系，其中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗子，不 计空气阻力，g取10 m/s2，请尝试用多种方法求解： （2）此屋檐离地面多高？ （1）滴水的时间间隔是多少？ 返回目录 物理　必修　第一册 　 解析：解法一　公式法 （1）设屋檐离地面高为h，滴水时间间隔为T. 由h＝gt2得 第2滴水下落的位移h2＝g（3T）2， 第3滴水下落的位移h3＝g（2T）2， 且h2－h3＝1 m， 解得T＝0.2 s. （2）屋檐高h＝g（4T）2＝3.2 m. 答案　（1）0.2 s 返回目录 物理　必修　第一册 　 解法二　速度位移关系 （1）设滴水的时间间隔为T，则第2滴的速度v2＝g·3T， 第3滴v3＝g·2T，h＝1 m， 由v2－＝2ax，得－＝2gh， 解得T＝0.2 s. （2）由v2＝2gH，v＝at得v＝g·4T＝8 m/s， H＝＝3.2 m. 答案　（2）3.2 m 返回目录 物理　必修　第一册 　 课时作业（十一） 返回目录 物理　必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$